Nghiên cứu đánh giá nón xâm nhập mặn từ phía dưới lên công trình khai thác nước dưới đất

Phương pháp xác định nón xâm nhập mặn từ dưới lên trong các lỗ khoan khai thác nước dưới đất được xây dựng dựa trên phương pháp của Dagan và Bear đối với điểm khai thác. Các kết quả phân tích đánh giá với nhiều trường hợp thiết kế các công trình khai thác nước khác nhau đối với tầng chứa nước phân bố trong dải cồn cát ven biển huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh cho thấy chiều cao nón xâm nhập mặn tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ đáy lỗ khoan đến ranh giới mặn-nhạt bên dưới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đánh giá nón xâm nhập mặn từ phía dưới lên công trình khai thác nước dưới đấtNghiên cứu đánh giá nón xâm nhập mặn từ phía dưới lên công trình khai thácnước dưới đấtNguyễn Văn Hoàng1*, Vũ Đình Hùng**, Nguyễn Thành Công***Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam**Ban Quản lý Dự án Thủy lợi (CPO) - Bộ NN&PTNT***Viện Thủy công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam*Tóm tắt: Phương pháp xác định nón xâm nhập mặn từ dưới lên trong các lỗ khoan khai thácnước dưới đất được xây dựng dựa trên phương pháp của Dagan và Bear đối với điểm khaithác. Các kết quả phân tích đánh giá với nhiều trường hợp thiết kế các công trình khai thácnước khác nhau đối với tầng chứa nước phân bố trong dải cồn cát ven biển huyện Thạch Hà,tỉnh Hà Tĩnh cho thấy chiều cao nón xâm nhập mặn tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ đáy lỗkhoan đến ranh giới mặn-nhạt bên dưới. Đồng thời đối với lỗ khoan khai thác nước có chiềusâu đáy lỗ khoan như nhau, thì chiều cao nón xâm nhập mặn cũng như thời gian đỉnh nónxâm nhập mặn đạt tới lỗ khoan khai thác nước tỷ lệ nghịch với chiều dài ống lọc (tức là ốnglọc càng dài mức độ xâm nhập mặn càng giảm). Việc sử dụng nhiều lỗ khoan để lưu lượngkhai thác nước của từng lỗ khoan giảm (nhưng tổng lưu lượng khai thác được giữ nguyên đểđáp ứng yêu cầu khai thác của công trình) làm hạn chế đáng kể quá trình xâm nhập mặn lêncác công trình khai thác. Phương pháp phân tích đánh giá xâm nhập mặn được trình bày cóvai trò lớn trong việc hỗ trợ công tác thiết kế các công trình khai thác nước dưới đất có nguycơ bị nhiễm mặn từ các tầng chứa nước phía dưới nhằm khai thác bền vững tài nguyên nướcdưới đất trên quan điểm đảm bảo chất lượng nước khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyênnước dưới đất qua việc hạn chế và thậm chí không để xảy ra hiện tượng xâm nhập mặn.Từ khóa: Nước dưới đất; xâm nhập mặn; lỗ khoan khai thác nước dưới đất; phương phápDagan và Bear.1. Mở đầuKhai thác nước dưới đất khu vực ven biển, trong các tầng chứa nước có phần dưới lànước mặn hoặc bên dưới là tầng chứa nước mặn... luôn có nguy cơ bị xâm nhập mặn. Daganvà Bear (1968) [1] đã phát triển phương pháp xác định nón xâm nhập mặn từ bên dưới lênlỗ khoan khai thác không có quá trình phân tán bằng phương pháp nhiễu tuyến tính(linearized perturbations) cho quan hệ giữa chiều cao (h) nón xâm nhập mặn tỷ lệ với lưulượng khai thác nước từ lỗ khoan (Q). Mặc dù phương pháp này chỉ cho thấy hình dáng nónxâm nhập mặn và nồng độ muối không thay đổi trong toàn bộ hình nón, mà không cho thấybức tranh thực tế toàn cảnh của nón xâm nhập mặn với nồng độ muối thay đổi, tuy nhiênphương pháp này có vai trò lớn trong việc thiết kế công trình khai thác nước nhằm xác địnhđược thời gian khai thác mà đỉnh nón xâm nhập mặn đạt tới vị trí nào để đưa ra quyết địnhthiết kế có phân tích bổ sung hiệu quả xâm nhập mặn theo cơ chế phân tán.Phân tích đánh giá xâm nhập mặn nước dưới đất có vai trò lớn trong việc hỗ trợ thiết kếcác công trình khai thác nước dưới đất có nguy cơ bị nhiễm mặn từ các tầng chứa nước phíadưới hoặc phần dưới của tầng chứa nước bị mặn là rất cần thiết nhằm lựa chọn công trìnhkhai thác phù hợp (số lượng các lỗ khoan trong bãi giếng khai thác, lưu lượng khai thác,chiều sâu và mái của ống lọc lỗ khoan...).Bài báo này sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp mô hình giải tích đượcDagan và Bear (1968) phát triển (tạm gọi là phương pháp Dagan-Bear), thực hiện mô hình1Tác giả liên lạc: Nguyễn Văn Hoàng, Email: N_V_Hoang_VDC@yahoo.com; DĐ: 09121507851đối với một số công trình khai thác nước có cấu trúc khác nhau, so sánh đánh giá mức độxâm nhập mặn để xác định công trình phù hợp nhất. Vị trí công trình khai thác nước đượclựa chọn tại khu vực dải cồn cát ven biển huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh.2. Mô hình giải tích của Dagan-Bear trong xác lập nón xâm nhập mặnDagan và Bear (1968) [1] đã phát triển mô hình giải tích nhằm xác định nón xâm nhậpmặn từ nước mặn ở phía dưới các công trình khai thác nước dưới đất. Xâm nhập mặn từnước mặn bên dưới lên nước nhạt khi có điểm khai thác nước theo phương pháp DaganBear được mô tả như sau:Tầng chứa nước có 2 phần: phần trên là nước nhạt và một phần bên dưới là nước mặn.Ranh giới giữa nước mặn và nước nhạt được cho là mặt phẳng nằm ngang (hình 1) và làranh giới “đột ngột” giữa nước mặn và nước nhạt, không có sự pha trộn chuyển tiếp. Tuynhiên, trên thực tế luôn tồn tại một đới chuyển tiếp giữa nước nhạt và nước mặn do sự phatrộn hai loại nước này bởi cơ chế phân tán thủy động lực. Đới chuyển tiếp này còn đượcphát triển tiếp do khi khai thác nước nhạt dưới đất phía trên mặt cắt tạo nên nón xâm nhậpmặn. Bởi vậy, giả thiết rằng ranh giới giữa nước mặn và nước nhạt là ranh giới “đột ngột”được cho là phép làm gần đúng tốt cho điều kiện thực tế và được sử dụng trong hầu hết cácbài toán kỹ thuật và ranh giới này thể hiện vị trí trung bình của đới chuyển tiếp có 50% nướcnhạt xáo trộn với 50% nước mặn.Hình 1. Sơ đồ dòng ...